CN104663490B - 一套评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置及动物的认知能力评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一套评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置及动物的认知能力评价方法，该装置包括实验操作笼（1）、触摸显示屏（15）、水平展台（12）、红外线感应自动奖励食物分配器（16）和主控电脑（19）。本发明装置通过触摸显示屏和动物进行交互操作，避免了实验人员和动物的直接交互操作，对动物认知能力的评估更为客观，通过此装置可根据测试者做出的判断对大脑功能予以客观地评价，特别适用于评价灵长类动物，尤其是老年非人灵长类实验动物和疾病模型非人灵长类实验动物的认知记忆。
Description
技术领域
本发明属于动物视觉认知能力的评估领域，涉及短期视觉记忆评价自动化装置，特别涉及一套评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置及动物的认知能力评价方法。
背景技术
视觉是动物感知外界环境的最主要渠道，对于揭示脑的工作机制具有重要意义，因此越来越多的研究者关注动物视觉学习认知功能的研究，通过开发设计各种实验装置及实验方案，并把这些实验装置和实施方案用于筛选影响认知行为的药物以及探讨药物对认知行为的作用机理等研究中。动物视觉学习认知实验系统的基本设计原理是利用动物觅食求生、逃避伤害等本性对动物进行行为训练，通过建立视觉刺激和动物行为之间的关系来研究和训练动物的视觉学习认知功能，并通过建立行为学指标对动物的视觉学习认知能力进行评估和筛选。现有的短期记忆测试方法WGTA(Wisconsin General Test Apparatus)所进行的认知任务测试，是一种实验者和动物直接交互而完成实验任务的交互模式，在这种交互模式下，虽然动物能适应实验任务，但实验者效应会给动物认知能力的评估造成一定的干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一套评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，本装置利用计算机智能化特点，结合灵长类动物行为、生理特征和心理特点，改变互动式的认知检测，通过触摸显示屏和动物进行交互操作，实现自动化的认知记忆评估，避免了实验人员和动物的直接交互操作，对动物认知能力的评估更为客观，且可不受人为干扰地量化评估动物反应时间等数据，通过此装置可根据测试者做出的判断对大脑功能予以客观地评价，而现有的设备是不能做到，本发明的自动装置，特别适用于评价灵长类动物，尤其是老年非人灵长类实验动物和疾病模型非人灵长类实验动物的认知记忆，具有易于训练、奖赏食物获取便利、食物可控、操作界面简便、能真实反映动物认知能力的优势。
本发明装置主要由5部分构成：主控电脑、红外线感应自动奖励食物分配器、可移动调节触摸显示屏、水平展台、实验操作笼。主控电脑主要用于控制和运行YCB软件，该软件包含注意、记忆、执行功能等认知任务，为各认知任务测试提供了相应程序模块，用户可以根据自己的需要灵活选择实验刺激(视觉图片)与时间、实验要求等，根据动物反应给予奖励亦或者惩罚，奖励通常是食物伴随滴滴的欢悦声音，惩罚是取消食物奖励并施以爆炸的轰鸣声。触摸显示屏用于呈现实验内容并且接收动物反应，该触摸显示屏与主控电脑连接，显示内容与主控电脑相同并且接收、传递反应数据给主控电脑。红外线感应自动食物分配器与主控电脑连接，当动物通过触摸屏做出正确的行为，软件则启动红外线感应自动食物分配器给动物食物，给食盒通过红外线控制给食的数量，当红外线感受到有食物给出则停止给食，即一次只奖励一颗或一块食物。实验操作笼内含照明、通风、监控器装置，实验操作笼一侧面开窗，将触摸显示屏活动式固定或放置其上，触摸显示屏两侧前方各设有滑道，滑道中设有上下拉门；实验操作笼中设置隔层，以不锈钢管排置，上层供动物活动，下层为动物排放排泄物拉抽格。在触摸显示屏中后方开设有进食口，在其中下方开设有给食滑道，并在给食滑道前端设有给食台。监控电脑全程掌握实验动物的在封闭实验操作笼内的活动情况，防止因实验动物可能出现的暴力动作对实验设备的损坏，也可以通过录像核对测试结果。
本发明的具体技术方案为：
一套评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，该装置包括实验操作笼、触摸显示屏、水平展台、红外线感应自动奖励食物分配器和主控电脑，所述水平展台设置在所述实验操作笼的侧面并与侧面垂直连接，所述触摸显示屏设置在所述实验操作笼的侧面并位于水平展台的上方，所述红外线感应自动奖励食物分配器设置在所述水平展台上；所述触摸显示屏、红外线感应自动奖励食物分配器均与主控电脑连接。
以上所述评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，所述水平展台的正中位置设有进食口，所述红外线感应自动奖励食物分配器的食物下落管道插入进食口中；在水平展台下方设有给食滑道，所述给食滑道一端开口与进食口对应，另一端开口于实验操作笼内部，且位于触摸屏窗口的正中下方，并在该开口处设有给食台。
以上所述评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，所述实验操作笼侧面设有触摸显示屏窗口，在触摸屏示屏窗口两侧各设有竖直分布的拉门滑道，在拉门滑道中设有相应的能上下推拉的拉门，所述拉门一侧开有固定孔，实验操作笼顶部设有插销对其进行固定，紧贴所述拉门滑道的前方还设有触摸屏固定槽，触摸屏固定槽后方设有分布在触摸屏固定槽四角的旋转固定键，所述触摸显示屏窗口下方设有水平展台，所述水平展台与实验操作笼侧面的面板结合；所述触摸显示屏插入触摸屏固定槽中，并由水平展台支撑以及旋转固定键固定。
以上所述评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，所述实验操作笼内部设有由不锈钢管水平排列的用于支撑动物运动的隔层，所述隔层的水平位置分布在实验操作笼的底面与给食台之间，所述隔层下方还设有用于收集动物排泄物的拉抽格，所述实验操作笼侧面设有旋转门，所述实验操作笼底部四角还设有万向轮；所述实验操作笼顶部设有两个照明灯插口、一个监控器插口以及一个通风口。
以上所述评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，所述自动装置还包括监控器和监控电脑，所述监控器安装在监控器插口上，所述监控电脑与监控器连接。
以上所述评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，所述主控电脑包括：用于选择实验动物所要进行的训练模式或测定模式并传送给所述主控电脑的模式选择装置；用于设置训练或测定参数并传送给所述主控电脑的参数设置装置；用于触摸显示屏上给实验动物显示食物图形的界面装置；用于接受实验动物发送的动作状态并传送给主控电脑的发送数据装置；用于对实验动物的动作状态进行判断的状态判断装置；用于给红外线感应自动奖励食物分配器发送给食物命令的发送数据装置；用于给实验动物发送设定声音的音频输出装置；用于记录实验过程的文件记录装置。
以上所述自动装置的YCB软件设计图形简洁易识别，操作界面简便，食物获取便利、可控，易于训练、奖赏食物。软件的主要操作流程为：运行YCB软件，通过下拉菜单选择所要测试的项目；输入测试动物的ID号，输入测试员英文名；设置文件保存路径，设置加载图片文件夹路径；以及操作正确、操作错误的音频加载路径；输入需要进行测试的次数；设定实验动物在前一次测试中操作错误后至下一次测试开始的延迟时间；设定在进行测试时限定实验动物在多长时间内做出反应操作，即超出该时间未作出任何触摸操作被视为错误；设定实验动物在测试中，前一次测试操作正确后至下一次测试开始时的延迟时间；设定一个或多个图形目标显示结束后至目标图形连同干扰图形一同显示出现时的延迟时间；设定实验动物做出何种操作后才给予食物奖励。以上主要操作设定完成后，可选择保存文件名及路径的保存操作，保存操作会对以上所有的选项进行保存，下次启动时只需要进行该文件的导入操作即可重现之前的所有设定；确认各选项无误后点击start按钮即可开始测定所要进行测试的项目。
未驯化的灵长类实验动物的驯化分为触摸驯化以及认知记忆驯化两个阶段。触摸训练旨在使灵长类实验动物懂得触摸操作，使其最终产生触摸图形即可获取食物，该驯化阶段主要为认知记忆驯化打下基础，在一定次数的连续训练中，实验动物的正确率达到95％以上，则驯化成功。一般情况下只有先经过触摸驯化成功，才能进入认知记忆驯化阶段，在该阶段旨在驯化实验动物了解测试原理、测定目的，即相对实验动物而言明白如何操作选择性触摸才能获取奖励食物，而怎样的操作触摸无法获取奖励食物，一旦实验动物在该类项目的一定次数的测试中，正确率达到85％以上，则认为驯化成功。经认知记忆驯化成功的灵长类实验动物，再对灵长类实验动物进行疾病造模或在药物影响下采用同一种认知记忆测定项目检测其对实验动物的认知功能影响情况而进行评价。在认知记忆测定功能下，只有对该步骤下的正确图形进行触碰才算正确，触碰到非正确图形或在设定的时间内不触碰到正确图形都算错误。
一种采用以上所述自动装置的灵长类实验动物触摸操作驯化方法，包括以下步骤：
1.将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
2.将未驯化的灵长类实验动物转入实验操作笼内；
3.打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为触摸操作训练项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
4.将食物粘附在触摸显示屏图形区域；
5.实验动物在抓取触摸显示屏上的食物时，等效于触碰触摸显示屏图形区域，表示操作正确，红外线感应自动奖励食物分配器则会转动下落奖励食物，下落的食物沿着进食口和给食滑道下落至给食台中使实验动物获取，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未抓取触摸显示屏上的食物或未触碰触摸显示屏图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；
6.如果实验动物操作正确，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，需要重复所述步骤4和步骤5；
7.如果实验动物操作错误，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，只需等待食蟹猴操作；
8.多次重复所述步骤6、7，使实验动物产生条件反射；
9.在实验动物产生足够的条件反射后，不再将食物粘附到触摸显示屏图形区域，当触摸显示屏显示图形时，实验动物主动触碰触摸显示屏图形区域，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；如果实验动物操作正确，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试；在该步骤下一定次数的连续训练中，实验动物的正确率达到95％以上，则驯化成功。
一种采用以上所述自动装置的灵长类实验动物认知记忆驯化方法，包括以下步骤：
1.将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
2.将经触摸操作驯化成功的灵长类实验动物转入实验操作笼内；
3.打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
4.当实验动物主动触碰触摸显示屏的正确图形区域后，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏正确图形区域，或者触碰了非正确图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；在一定次数的训练中，实验动物的正确率达到85％以上，则驯化成功。
一种采用所述自动装置评价灵长类实验动物认知功能的方法，包括以下步骤：
1.将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
2.将灵长类实验动物转入实验操作笼内，关好旋转门；
3.打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
4.当实验动物主动触碰触摸显示屏的正确图形区域后，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏正确图形区域，或者触碰了非正确图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；
5.主控电脑自动记录所述步骤4的实验动物操作的正确以及错误情况，并将测试的每一次结果以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
本发明的有益效果是：
1.本发明装置根据灵长类动物行为学特点，尤其是老年非人灵长类实验动物和疾病模型非人灵长类实验动物，合理化取食位置设计，使实验动物能完全按自身意愿用任何一侧肢体取食，并减少肢体运动障碍对实验的影响，增强其获取食品的进食动机，特别适用于评价灵长类动物，尤其是老年非人灵长类实验动物和疾病模型非人灵长类实验动物的认知记忆，
2.实验操作箱为封闭装置，在正式实验期避免了操作者的干扰和外界其他干扰，使实验数据更客观可靠，减少了传统短期记忆自动测试设备人因交互而产生的干扰。
3.触摸显示屏为可局部活动式限定，可前后移动，结合其前方的拉门，可对实验动物的早期训化灵活进行所需的人为引导操作，减少驯化时间，提高驯化成功率。
4.本发明的自动装置的软件设计图形简洁易识别，操作界面简便，食物获取便利、可控，易于训练、奖赏食物，能真实反映实验动物认知能力。
5.采用本发明自动装置评价灵长类实验动物认知功能的方法，操作正确后的奖赏食品获取更为便捷且不易受动物肢体运动障碍的影响，增加动物的可依从性和增强操作动机。
6.本装置是计算机自动化检测装置，相比人工操作的的传统测试方式具有实验数据准确度高，反应速度快，无人为干扰等优点，使实验结果更可靠，评价更准确。
附图说明
图1是本发明的实验操作笼的外部结构示意图；
图2是本发明各部件的组合连接示意图；
图3是本发明的实验操作笼的内部结构示意图。
本发明图中各部件的序号及名称为：
1.实验操作笼；2.照明灯插口；3.监控器插口；4.一个通风口；5.拉门；6.插销；7.拉门滑道；8.旋转固定键；9.触摸屏示屏窗口；10.食滑道；11.进食口；12.水平展台；13.触摸屏固定槽；14.万向轮；15.触摸显示屏；16.红外线感应自动奖励食物分配器；17.固定孔；18.监控电脑；19.主控电脑；20.给食台；21.隔层；22.拉抽格；23.旋转门。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细说明。
一、实验动物
本发明采用健康老年食蟹猴20只，其中15只母猴，5只公猴，年龄10-15(平均12.5)岁，经常规的检疫和体检、无肢体残损，动物正常行为习性完整，由广西雄森灵长类养殖繁育中心提供。试验后期有10只食蟹猴通过注射剂量为0.2mg/kg的MPTP，得到稳定的拟人类帕金森氏病早期的偏侧帕金森动物模型，本实验在广西南宁灵康赛诺科生物科技有限公司AAALAC(Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal)国际资质认证实验室完成。
二、实验装置
试验采用本发明评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，如图1-3：
一套评价灵长类实验动物认知功能的自动装置，该装置包括实验操作笼1、触摸显示屏15、水平展台12、红外线感应自动奖励食物分配器16和主控电脑19，所述水平展台12设置在所述实验操作笼1的侧面并与侧面垂直连接，所述触摸显示屏15设置在所述实验操作笼1的侧面并位于水平展台12的上方，所述红外线感应自动奖励食物分配器16设置在所述水平展台12上；所述触摸显示屏15与主控电脑19连接；所述红外线感应自动奖励食物分配器16与主控电脑19连接。
所述水平展台12的正中位置设有进食口11，所述红外线感应自动奖励食物分配器16的食物下落管道插入进食口11中；在水平展台12下方设有给食滑道10，所述给食滑道10一端开口与进食口11对应，另一端开口于实验操作笼1内部，且位于触摸屏窗口9的正中下方，并在该开口处设有给食台20。
所述实验操作笼1侧面设有触摸显示屏窗口9，在触摸屏示屏窗口9两侧各设有竖直分布的拉门滑道7，在拉门滑道7中设有相应的能上下推拉的拉门5，所述拉门5一侧开有固定孔17，实验操作笼1顶部设有插销6对其进行固定，紧贴所述拉门滑道7的前方还设有触摸屏固定槽13，触摸屏固定槽13后方设有分布在触摸屏固定槽13四角的旋转固定键8，所述触摸显示屏窗口9下方设有水平展台12，所述水平展台12与实验操作笼1侧面的面板结合；所述触摸显示屏15插入触摸屏固定槽13中，并由水平展台12支撑以及旋转固定键8固定。
所述实验操作笼1内部设有由不锈钢管水平排列的用于支撑动物运动的隔层21，所述隔层21的水平位置分布在实验操作笼1的底面与给食台20之间，所述隔层21下方还设有用于收集动物排泄物的拉抽格22，所述实验操作笼1侧面设有旋转门23，所述实验操作笼1底部四角还设有万向轮14；所述实验操作笼1顶部设有两个照明灯插口2、一个监控器插口3以及一个通风口4。
所述自动装置还包括监控器和监控电脑18，所述监控器安装在监控器插口3上，所述监控电脑18与监控器连接。
所述主控电脑包括：用于选择实验动物所要进行的训练模式或测定模式并传送给所述主控电脑的模式选择装置；用于设置训练或测定参数并传送给所述主控电脑的参数设置装置；用于触摸显示屏15上给实验动物显示食物图形的界面装置；用于接受实验动物发送的动作状态并传送给主控电脑的发送数据装置；用于对实验动物的动作状态进行判断的状态判断装置；用于给红外线感应自动奖励食物分配器16发送给食物命令的发送数据装置；用于给实验动物发送设定声音的音频输出装置；用于记录实验过程的文件记录装置。
三、触摸操作驯化
将上述20只未经驯化的老年食蟹猴采用本发明评价灵长类实验动物认知功能的自动装置进行驯化，驯化方法为：(1)将颗粒状或块状食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
(2)将未驯化的老年食蟹猴分别转入实验操作笼内，关好旋转门，打开照明灯和通风风扇开关，使照明灯亮和通风风扇运转抽风；(3)打开监控电脑和主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为其中一种触摸操作训练项目——Shaping-centered，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容,在该触摸操作训练项目下，每次测试显示的图片只有一张，且该张图片仅显示在触摸显示屏居中位置；(4)将插销抽出，关上拉门，对旋转固定键进行旋转至竖直的打开状态，将触摸显示屏移出，并断开USB触摸信号线，将食物粘附在触摸显示屏图形区域，再将触摸显示屏移回触摸屏固定槽，调节旋转固定键至水平的固定状态，重新插上USB触摸信号线；(5)将拉门拉上，插入插销固定在实验操作笼的顶部，粘附在触摸显示屏图形区域的食物吸引食蟹猴进行触摸，食蟹猴在抓取触摸显示屏上的食物时，等效于触碰触摸显示屏图形区域，随后图形消失，表示操作正确，红外线感应自动奖励食物分配器则会转动下落奖励一颗食物，下落的食物沿着进食口和给食滑道下落至给食台中使食蟹猴获取，并伴随滴滴欢悦声；食蟹猴若在60秒内未抓取触摸显示屏上的食物或未触碰触摸显示屏的图形区域，至60秒后图形会自行消失，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；(6)如果食蟹猴操作正确，则系统会在30秒后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，需要重复所述步骤(4)和步骤(5)；(7)如果食蟹猴操作错误，则系统会在0秒后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，只需等待食蟹猴操作；(8)多次重复所述步骤(6)、(7)，使食蟹猴产生条件反射；(9)在食蟹猴产生足够的条件反射后，不再将食物粘附到触摸显示屏图形区域，当触摸显示屏显示图形时，食蟹猴主动触碰触摸显示屏图形区域，随后图形消失，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，食蟹猴从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；食蟹猴在60s内未触碰触摸显示屏图形区域，至60秒后图形会自行消失，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声。如果食蟹猴操作正确，则系统会在20秒后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，等待食蟹猴做出操作；如果食蟹猴操作错误，则系统会在30秒后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，等待食蟹猴操作；(10)主控电脑的软件会自动记录所述步骤(8)和(9)的食蟹猴操作的正确以及错误情况，并将测试的每一次结果以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中；监控电脑对实验操作笼内部进行全程监控。
通过上述驯化方法，20只老年食蟹猴，在进行步骤(9)的30次连续训练中，每只食蟹猴的正确次数≥29次，正确率≥96.7％，全部驯化成功。采用本触摸操作驯化方法，能发挥出应有的人为引导作用，使食蟹猴快速掌握触摸操作方法，更深刻理解其中含义，使整体的驯化速度加快，驯化成本降低，为后面的认知记忆驯化操作打下基础。
四、认知记忆驯化
将上述经触摸操作驯化成功的20只老年食蟹猴，采用本发明评价灵长类实验动物认知功能的自动装置继续进行驯化，驯化方法为：(1)将颗粒状或块状食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；(2)将经触摸操作驯化成功的20只老年食蟹猴分别转入实验操作笼内，关好旋转门，打开照明灯和通风风扇开关，使照明灯亮和通风风扇运转抽风；(3)将拉门用插销固定在实验操作笼的顶部，打开监控电脑和主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择其中一种认知记忆测定项目—DMS认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；(4)食蟹猴根据测试规则进行触摸选择，首先软件会随机从图像文件夹中随机选出一张目标图形显示在触摸显示屏居中位置，食蟹猴对目标图形进行目视记忆，目标图形会在30秒内一直显示，在此时间内如果食蟹猴对目标图形触摸，则触摸后图形马上消失，进而触摸显示屏呈黑屏状态，同时食物分配器会下落奖励食物，如果在30秒内食蟹猴未对该目标图形进行触碰，则目标图形在达到30秒后会自行消失，食物分配器对此不下落食物；再经过60秒时间延迟后，该目标图形与随机选择的另一张干扰图形会同时且随机分配显示在触摸显示屏同一水平高度的左右两侧上，食蟹猴通过记忆能力若选择触碰这张目标图形，则表示操作正确，食物分配器会下落食物，并伴随滴滴欢悦声；若选择触碰干扰图形区域或在60秒内不做出选择，则表示操作错误，食物分配器不下落食物，并伴随轰隆爆炸声；一旦操作正确或操作错误后，两张图形会同时消失；以上过程作为本项测试中的一次测试，下一次测试的开始会在20秒后才开始重复上述测试过程；(5)主控电脑的软件会自动记录所述步骤(4)的食蟹猴操作的正确以及错误情况，并将测试的每一次结果以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中；监控电脑对实验操作笼内部进行全程监控。
通过上述驯化方法，20只老年食蟹猴，在30次的连续训练中，每只食蟹猴的正确次数≥27次，正确率≥90％，全部驯化成功。本发明的自动装置的软件设计图形简洁易识别，操作界面简便，食物获取便利、可控，易于训练、奖赏食物，能真实反映实验动物认知能力，特别适合老年食蟹猴的驯化，驯化成功率高。
五、测定早期的偏侧帕金森动物模型的认知功能
取上述经认知记忆驯化成功的20只老年食蟹猴中的10只，注射药物使其成为患有早期偏侧帕金森病试验模型。取患有早期偏侧帕金森病的5只食蟹猴模型，评价其认知功能，评价方法为：(1)将颗粒状或块状食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；(2)将所述患有早期偏侧帕金森病的5只食蟹猴模型分别转入实验操作笼内，关好旋转门；(3)将拉门用插销固定在实验操作笼的顶部，打开照明灯和通风风扇开关，使照明灯亮和通风风扇运转抽风，打开监控电脑和主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为其中一种认知记忆测定项目—DMS认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；(4)测定方法与上述认知记忆驯化的步骤(4)一样；(5)主控电脑的软件会自动记录测试过程中食蟹猴操作的正确以及错误情况，并将测试的每一次结果以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中；监控电脑对实验操作笼内部进行全程监控。
试验结果表明：上述患有早期偏侧帕金森病的5只食蟹猴模型，在30次的连续训练中，每只食蟹猴的正确次数分别为：20次、18次、22次、15次、16次，正确率为：50％-73％，与造模型前的正确率(≥90％)相比有所降低，与公认的“患有早期偏侧帕金森病，其认知功能有所降低”这一定论相吻合，说明采用本发明的自动装置及测试方法进行评价灵长类实验动物的认知功能，其评价结果真实可靠。而患有早期偏侧帕金森病的实验动物有偏侧肢体运动障碍，本发明的给食台位于触摸屏窗口的正中下方，取食位置设计合理，实验动物能完全按自身意愿用任何一侧肢体取食，并减少肢体运动障碍对实验的影响，增强其获取食品的进食动机，其评价更准确。
Claims (7)
1.一套评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置，其特征在于：该装置包括实验操作笼(1)、触摸显示屏(15)、水平展台(12)、红外线感应自动奖励食物分配器(16)和主控电脑(19)，所述水平展台(12)设置在所述实验操作笼(1)的侧面并与侧面垂直连接，所述触摸显示屏(15)设置在所述实验操作笼(1)的侧面并位于水平展台(12)的上方，所述红外线感应自动奖励食物分配器(16)设置在所述水平展台(12)上；所述触摸显示屏(15)、红外线感应自动奖励食物分配器(16)均与主控电脑(19)连接；
所述水平展台(12)的正中位置设有进食口(11)，所述红外线感应自动奖励食物分配器(16)的食物下落管道插入进食口(11)中；在水平展台(12)下方设有给食滑道(10)，所述给食滑道(10)一端开口与进食口(11)对应，另一端开口于实验操作笼(1)内部，且位于触摸屏窗口(9)的正中下方，并在该开口处设有给食台(20)。
2.根据权利要求1所述评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置，其特征在于：所述实验操作笼(1)侧面设有触摸显示屏窗口(9)，在触摸屏示屏窗口(9)两侧各设有竖直分布的拉门滑道(7)，在拉门滑道(7)中设有相应的能上下推拉的拉门(5)，所述拉门(5)一侧开有固定孔(17)，实验操作笼(1)顶部设有插销(6)对其进行固定，紧贴所述拉门滑道(7)的前方还设有触摸屏固定槽(13)，触摸屏固定槽(13)后方设有分布在触摸屏固定槽(13)四角的旋转固定键(8)，所述触摸显示屏窗口(9)下方设有水平展台(12)，所述水平展台(12)与实验操作笼(1)侧面的面板结合；所述触摸显示屏(15)插入触摸屏固定槽(13)中，并由水平展台(12)支撑以及旋转固定键(8)固定。
3.根据权利要求1所述评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置，其特征在于：所述实验操作笼(1)内部设有由不锈钢管水平排列的用于支撑动物运动的隔层(21)，所述隔层(21)的水平位置分布在实验操作笼(1)的底面与给食台(20)之间，所述隔层(21)下方还设有用于收集动物排泄物的拉抽格(22)，所述实验操作笼(1)侧面设有旋转门(23)，所述实验操作笼(1)底部四角还设有万向轮(14)；所述实验操作笼(1)顶部设有两个照明灯插口(2)、一个监控器插口(3)以及一个通风口(4)。
4.根据权利要求1所述评价灵长类实验动物记忆功能的自动装置，其特征在于：所述自动装置还包括监控器和监控电脑(18)，所述监控器安装在监控器插口(3)上，所述监控电脑(18)与监控器连接。
5.一种采用权利要求1-4中任一所述自动装置的灵长类实验动物触摸操作驯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
(2)将未驯化的灵长类实验动物转入实验操作笼内；
(3)打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为触摸操作训练项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
(4)将食物粘附在触摸显示屏图形区域；
(5)实验动物在抓取触摸显示屏上的食物时，等效于触碰触摸显示屏图形区域，表示操作正确，红外线感应自动奖励食物分配器则会转动下落奖励食物，下落的食物沿着进食口和给食滑道下落至给食台中使实验动物获取，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未抓取触摸显示屏上的食物或未触碰触摸显示屏图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；
(6)如果实验动物操作正确，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，需要重复所述步骤(4)和步骤(5)；
(7)如果实验动物操作错误，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试，即在触摸显示屏居中位置显示下一张图片，待下一张图片显示后，只需等待食蟹猴操作；
(8)多次重复所述步骤(6)、(7)，使实验动物产生条件反射；
(9)在实验动物产生足够的条件反射后，不再将食物粘附到触摸显示屏图形区域，当触摸显示屏显示图形时，实验动物主动触碰触摸显示屏图形区域，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；如果实验动物操作正确，则系统会在所设定的延迟时间结束后，再进入下一次测试；在该步骤下一定次数的连续训练中，实验动物的正确率达到95％以上，则驯化成功。
6.一种经过权利要求5所述的触摸操作驯化方法的灵长类实验动物的认知记忆驯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
(2)将经触摸操作驯化成功的灵长类实验动物转入实验操作笼内；
(3)打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
(4)当实验动物主动触碰触摸显示屏的正确图形区域后，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏正确图形区域，或者触碰了非正确图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；在一定次数的训练中，实验动物的正确率达到85％以上，则驯化成功。
7.一种采用权利要求1-4中任一所述自动装置获取评价灵长类实验动物记忆功能实验数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将食物装入红外线感应自动奖励食物分配器内；
(2)将灵长类实验动物转入实验操作笼内，关好旋转门；
(3)打开主控电脑，运行测试软件，将测试项目选择为认知记忆测定项目，并设定相关测定参数，启动测试，使触摸显示屏显示主控电脑的软件测试内容；
(4)当实验动物主动触碰触摸显示屏的正确图形区域后，表示操作正确，同时红外线感应自动奖励食物分配器下落奖励食物至给食台，实验动物从给食台抓取奖励食物，并伴随滴滴欢悦声；实验动物在设定的时间内未触碰触摸显示屏正确图形区域，或者触碰了非正确图形区域，表示操作错误，红外线感应自动奖励食物分配器不下落食物并伴随轰隆爆炸声；
(5)主控电脑自动记录所述步骤(4)的实验动物操作的正确以及错误情况，并将测试的每一次结果以数据文件形式存贮在相应的存贮路径中。
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Denomination of invention: A set of automatic devices for evaluating the memory function of primate experimental animals and the evaluation method of animal cognitive ability Effective date of registration: 20230202 Granted publication date: 20181009 Pledgee: Nanning Urban Rural Credit Cooperative Association Pledgor: Guangxi Nanning Lingkang Sanok Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031944 |
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Granted publication date: 20181009 |